title-icon Статьи о ремонте
title-icon
» » Брак при штамповке и его причины

Брак при штамповке и его причины

Если кузнец-штамповщик, работающий на молотах, ковочноштамповочных прессах и горизонтально-ковочных машинах, будет знать и применять в своей работе все, что было уже сказано, то он сможет работать высокопроизводительно, без брака. Однако виды брака в кузнечно-штамповочном производстве, причины его возникновения и меры предупреждения надо знать полнее и еще глубже. Рассмотрим эти вопросы подробнее.
На поверхности поковок нередко появляются:
1) риски — мелкие царапины глубиной 0,2—0,3 мм;
2) волосовины — мелкие трещины глубиной до 0,5 мм;
3) закаты — складки или заусенцы глубиной более 1,0 мм.
Эти поверхностные пороки получаются от изъянов, оставшихся на заготовках, прутках или штангах. Они возникают в результате некачественной прокатки и перед загрузкой в печь должны быть зачищены. Если это не сделано по небрежности или потому, что изъян нельзя было обнаружить, то на поковках появляются трещины, идущие строго по контуру поковки или вдоль волокон металла. Мелкие, а иногда и крупные трещины могут возникнуть при штамповке из заготовок, имеющих торцовые трещины. Если поковка в месте обнаружения трещины будет обрабатываться резцом и трещина будет полностью срезана, то такой порок не опасен. Ho если трещина очень глубокая — больше 2/3 припуска или деталь в этом месте не обрабатывается резцом, то такие трещины очень вредны. При термической обработке или при работе детали они могут раскрыться и превратиться в глубокие рванины. Если позволяет припуск, то можно исправить такой брак путем тщательной зачистки забракованных мест с последующей протравкой в травильных ваннах до полного удаления трещин.
При заливке металла в изложницы от брызг, пленок и пригара на слитке появляются плены. При прокатке они вытягиваются, оставаясь на поверхности. Если плены не вырубить, то на поковке они не исчезают, а еще больше утоньшаются, отслаиваются и образуют черновины, часто глубокие и захватывающие большую площадь.
Расслоение проявляется в виде глубокой трещины в плоскости заусенца поковки. Иногда после штамповки от такой трещины поковка расслаивается на две части по плоскости разъема штампов. В мелких поковках расслоение выявляется после обрезки заусенца, в крупных — только лишь после термической обработки поковки или детали. Причиной расслоения может быть либо усадочная раковина, не удаленная перед прокаткой слитка, либо загрязненная усадочная рыхлость. Эти пороки при прокатке вытягиваются вдоль прутка или штанги, а при штамповке их края выжимаются в заусенец, где и раскрываются после обрезки (фиг. 223). Брак по расслоению неисправим.

Шлаковые включения обнаруживаются внутри металла при контрольных разрезах наиболее ответственных поковок. Эти пороки ослабляют деталь и быстро вызывают ее поломки в работе. Шлаковые включения появляются в стали в процессе выплавки. Они представляют собой кусочки шлака, огнеупорного кирпича, песочины и другие загрязнения. Кузнец иногда может предотвратить брак поковок по шлаковым включениям, если будет внимательно осматривать торцы нарезанных заготовок. Если на торцах обнаруживаются раковины или засоры металла, то такие заготовки штамповать не следует, а о повторяющихся подобных случаях необходимо поставить в известность мастера или контролера. Контролер,, проверяющий резку заготовок, не должен пропускать на штамповку заготовки, имеющие шлаковые включения.
Флокены выявляются внутри металла при механической обработке поковок в виде скоплений мельчайших трещин. В изломе флокены имеют вид белых пятен, похожих на хлопья. Они ослабляют металл и вызывают поломки напряженно работающих деталей.
Причиной появления в металле флокенов является скопление водорода в стали при ее выплавке и разливке. Если разливка ведется так, что металл быстро остывает в изложнице, то водород не успевает выйти и остается в стали в виде застывших мельчайших пузырьков, которые при прокатке вытягиваются, образуя мелкие трещины. Многие из них при правильном нагреве, прокатке и потом ковке завариваются, но многие и остаются, вызывая неисправимый брак. Флокены часто можно обнаружить на изломе торца заготовок и этим предупредить брак.
Несоответствие химического состава стали марке стали, из которой изготовляется поковка, вызывает брак изделий. К этому приводит плохая организация хранения металла, резки его и контроля при резке. Опытные кузнецы и нагревальщики часто обнаруживают, что марки стали перепутаны. Например, если в течение нескольких дней штамповалась одна и та же поковка из заготовки одних и тех же размеров и марки, то бригада кузнецов уже привыкла к определенному темпу штамповки и нагрева. Поэтому всякое даже незначительное отклонение от этого темпа может и должно показаться подозрительным. Кузнец должен обратить на это внимание, проверить прежде всего, конечно, работу печи, а потом и марку стали.
Выше было сказано, что время нагрева в значительной степени зависит от теплопроводности металла. Легированные и высокоуглеродистые стали нагреваются медленнее, низкоуглеродистые быстрее. Брак обнаруживается при термической обработке — закалке или цементации, когда на детали в результате несоответствующего для данной марки стали режима появляются трещины или низкая твердость.
Перегрев снижает механические свойства стали. Перегретая сталь имеет крупнозернистую структуру и плохо сопротивляется ударным нагрузкам. Причиной перегрева является небрежность, неаккуратность и невнимательное отношение нагревальщика и кузнеца к нагреву заготовок. Брак по перегреву обнаруживается контрольными испытаниями микроструктуры стали. Исправить этот брак можно путем нагрева поковки и охлаждения на воздухе, т. е. нормализацией или отжигом в термических печах.
Пер ежог — неисправимый дефект, возникающий также по вине нагревальщика и кузнеца. Само название — пережог говорит о том, что это пережженный металл. Получается он от чрезмерно высокой температуры нагрева и очень большой выдержки в печи. Глубокий и широкий пережог обнаруживается сразу при штамповке. Так, при выдаче из печи от заготовки разлетается много рассыпающихся крупных искр, а при первых ударах (при осадке) заготовка разваливается с обнажением характерного крупнозернистого излома; при протяжке заготовка получает поперечные надрывы с рваными извилистыми очертаниями.
Слабый и местный пережог при штамповке иногда не обнаруживается, но он выявляется травлением поковки. Здесь места пережога вытравляются кислотой в виде широких трещин с растравленными извилистыми границами. На ребрах и фланцах поверхностный пережог при внимательном рассмотрении можно обнаружить в виде трещин, а после травления эти места имеют глубокие раковины и трещины.
Черновины и раковистая поверхность получаются при плохой очистке поковки или штампа от окалины. Окалина в процессе штамповки вминается в горячую и вязкую поковку. После удаления окалины с готовой поковки (травлением и другими способами) на поверхности поковки остаются глубокие черновины или раковины. Раковистая поверхность получается также и при оплавлении заготовки во время нагрева ее под острым пламенем. В этом случае сожженная и оплавленная поверхность имеет рыхлость и растрескивание. Поэтому причину появления раковин различить нетрудно по одному лишь внешнему виду.
Заготовку с браком по черновинам, глубина которых не превышает величины припуска на обработку, иногда удается использовать. Более глубокие черновины требуют наварки дефектного места новым металлом.
На поковке иногда образуется спекшаяся с металлом окалина, которую нельзя удалить ни обдувкой при штамповке, ни травлением. Она получается в результате длительного нагрева заготовки на зашлакованной подине печи при температуре не более 1250°. Удаление окалины зубилом вручную иногда позволяет использовать поковку, если глубина оставшихся черновин не превышает величины припуска.
Забоины и вмятины — простые механические повреждения поковки, получающиеся при небрежной работе. Такие изъяны получаются в следующих случаях: 1) поковка неточно уложена в ручей перед последним ударом; 2) поковка застряла в верхнем штампе и выпала в момент удара в чистовом и даже в черновом ручье; 3) поковка застряла в верхнем или нижнем штампе, и при извлечении ее ломиком нанесены повреждения; 4) поковка была брошена на большое расстояние в тару или на остывшие поковки; 5) поковка обрезалась на неисправном штампе или при обрезке со штампа не были убраны посторонние предметы — обсечки.
Иногда по первым двум причинам поковка получает сильные повреждения и для использования и исправления оказывается непригодной. Такой брак называют «лом-боем». Если забоины и вмятины не превышают глубины, равной величине припуска на обработку, то забракованные по этой причине поковки часто можно использовать.
Незаполнение фигуры штампа может зависеть от рабочего и от администрации цеха. В этом случае поковка внешне выглядит хорошей, но если ее точно измерить, то углы, радиусы закруглений, ребра имеют неполные размеры. Брак по незаполнению чаще возникает по вине рабочего, штампующего недогретую заготовку при ударах молота недостаточной силы или плохо подготовившего заготовку в заготовительных ручьях. В таком браке могут быть виновны также технологи, конструкторы по штампам, разработавшие нерациональную технологию или штампы. Брак исправить можно только наваркой неполных частей поковки.
К браку по незаполнению фигуры штампа относится также несколько своеобразный брак, когда не выдержана длина поковки. Этот брак при штамповке на молоте или прессе поковок удлиненной формы зависит прежде всего от размеров заготовки. Если заготовка короткая, поковка тоже может получиться короткой, хотя если штамповщик вовремя заметит это, то может получить нужную длину за счет уменьшения клещевины. Иногда отклонение по длине возникает при высокой температуре штамповки, когда усадка металла после остывания поковки получается больше рассчитанной, принятой при изготовлении ручьев штампа. При штамповке на г.к.м. часто длина поковки не выдерживается из-за разладки упоров или при небрежном пользовании ими.

Недоштамповка или «недобой», т. е. увеличение размера поковки по высоте (фиг. 224, а). Поковка .получается не-доштампованной, главным образом, потому, что не было сделано достаточного количества сильных ударов или же заготовка в процессе штамповки уже успела охладиться настолько, что металл потерял пластичность, в результате штампы не сошлись так, чтобы выполнить размер поковки по высоте. Брак по недоштамповке зависит почти всегда только от кузнеца-штамповщика.
На недоштамповку дается допуск, указываемый в чертеже поковки; превышение этого допуска ведет к браку. Однако его можно легко исправить повторной штамповкой с повторным нагревом.
Перекос или смещение наиболее часто встречается при штамповке. Заключается он в том, что верхняя половина поковки смещена или перекошена относительно другой (фиг. 224, б). Перекос возникает при плохой отладке верхнего и нижнего штампов молота или пресса, ослаблении их крепления или же при больших зазорах в направляющих бабы. При штамповке на г.к.м. перекос возникает по тем же причинам. На перекос или смещение штампов дается допуск, указываемый в чертеже поковки, превышение его ведет к браку поковки; перекос, заметный на глаз, является уже браком.
Перекосы на молоте могут быть продольные и поперечные. При штамповке на г.к.м. перекос — это брак по смещению матриц. Перекос при прошивке отверстий на г.к.м. часто называют эксцентричностью или разностенностью (фиг. 224, в). Получается разностенность от перекоса или смещения оси пуансона относительно оси матрицы.
Виновником брака по перекосу или смещению чаще всего бывает штамповщик, который плохо следит за креплением штампов: на молоте редко подбивает клинья, а на прессе или г.к.м. редко проверяет крепление пуансонов и матриц.
Зажим или заштампованная складка фигуры получается по причинам: 1) неправильного заполнения фигуры штампа, например, при встречном движении металла в ручье; 2) закатывания заусенцев, полученных в заготовительных ручьях (фиг. 224, г), при резке заготовок или при высадке на г.к.м.; 3) неправильной конструкции чернового ручья. Если первая и третья причины зависят, главным образом, от конструкции штампов, то вторая, т. е. закатывание заусенцев, может зависеть от кузнеца, который делает в заготовительных ручьях слишком сильные удары, создает заусенец и при кантовке заштамповывает его в металл поковки.
Разновидностью зажимов является так называемый «прострел». Это также складки, но образующиеся с внутренней стороны у основания ребер и венцов шестерен поковок. В отличие от обычных зажимов они почти всегда возникают при последних ударах молота, когда ручей уже заполнен металлом. Сильные удары молота создают большую разницу скоростей течения металла, перегоняя излишки его из одной части поковки в другую, и если металл течет через малые радиусы закруглений возле ребер и венцов, то поковка как бы «простреливается», образуя разрывы и складки. Причинами этого являются неправильно выбранная заготовка, малые радиусы или чрезмерно большая мощность молота.
Штамповщик должен различать «прострел» от обычного зажима и при штамповке, например, шестерен больших диаметров с наметками последние удары наносить с большой осторожностью, а подкатку заготовки в подкатном ручье вести особо внимательно, добившись наилучшего распределения металла по оси, не допуская излишков его в ребристых сечениях.
Поскольку при всякой штамповке появляется хотя бы незначительный заусенец, остающийся даже после обрезки, то в технических условиях чертежа поковки оговаривается его величина. Если получившийся на поковке заусенец больше этой величины, то поковка бракуется. Этот брак зависит главным образом от качества подгонки обрезного и ковочного штампов, а также может возникнуть в случае ослабления крепления обрезных штампов. В последнем виноват штамповщик или прессовщик, который плохо следит за состоянием крепления.
При штамповке на г.к.м. торцовые и радиальные заусенцы чрезмерно большой величины могут получиться при износе пуансонов и вставок в матрицы.
Кривизна возникает при плохо продуманной конструкции обрезных пуансонов штампов для поковок тонкого сечения и длинных, где возможен изгиб и скручивание поковки. Поэтому для таких поковок обязательно должна быть назначена операция правки в отдельном штампе или в том же обрезном — комбинированном штампе.
Кривизна или коробление поковки может быть по вине рабочего, если при вытаскивании из штампа обрезанной поковки неаккуратно использовались ломики, рычаги, клещи и т. д. Причиной коробления может быть и неравномерное остывание поковки в таре. Почти любой брак по кривизне может быть исправлен правкой.
Кроме перечисленных видов брака, встречается брак, зависящий от термической обработки и очистки поковок: пестрота твердости, закалочные трещины, остатки окалины после травления и очистки, перетравленность, забоины при очистке и др.
Одним из показателей, характеризующих мастерство кузнеца, является работа без брака. Этого кузнец может достигнуть тщательным изучением причин брака и способов штамповки, при которых достигается высокое качество поковок.

title-icon Подобные новости